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これは、インターフェイス ビット レートの一覧です。これは、コンピュータまたはネットワークのデジタル インターフェイスがさまざまな種類のバスやチャネルを介して通信できる情報転送速度、またはデジタル帯域幅容量の尺度です。多くの場合、空間的に近いコンピュータ バスと、より大規模な通信ネットワークとの区別は任意です。多くのデバイスインターフェイスまたはプロトコル(SATA、USB、SAS、PCIeなど) は、PC などの多数のデバイス ボックスと、ハード ドライブ エンクロージャなどの 1 つのデバイス ボックスの両方で使用されます。したがって、このページでは、内部リボン ケーブルと外部通信ケーブルの両方の規格を 1 つの並べ替え可能な表にまとめて示します。
実際のパフォーマンスを制限する要因、実際の意思決定の基準
記載されているレートのほとんどは、理論上の最大スループットの尺度です。実際には、実際の有効スループットは、他のデバイスからの負荷 (ネットワーク/バスの競合)、物理的または時間的な距離、データ リンク層プロトコルのその他のオーバーヘッドなどに比例して、ほぼ必然的に低くなります。最大グッドプット(たとえば、ファイル転送レート) は、上位層プロトコルのオーバーヘッドや、回線ノイズやクロストークなどの干渉によるデータ パケットの再送信、または輻輳した中間ネットワーク ノードでのパケット損失により、さらに低くなる可能性があります。すべてのプロトコルは何か損失しますが、非常に多くの障害状況に柔軟に対応するより堅牢なプロトコルは、より高い長期的合計レートを得るために、より多くの最大スループットを失う傾向があります。
あるバスが別のバスを経由してデータを転送するデバイス インターフェイスは、せいぜい最も遅いインターフェイスのスループットに制限されます。たとえば、 1 つの PCI Express 2.0 (5 Gbit/s) チャネル上のSATAリビジョン 3.0 (6 Gbit/s) コントローラは 5 Gbit/s の速度に制限され、この問題を回避するためにさらに多くのチャネルを使用する必要があります。新しいプロトコルの初期の実装では、この種の問題が発生することがよくあります。デバイスが依存する物理現象 (ハード ドライブの回転するプラッターなど) によっても制限が課せられます。たとえば、2009 年に出荷された回転するプラッターでは SATA リビジョン 2.0 (3 Gbit/s) が飽和状態になるため、この 3 Gbit/s インターフェイスから1 つの回転ドライブで 4.8 Gbit/s のUSB 3.0に移行しても、実現される転送速度は増加しません。
無線またはノイズの多いスペクトルでの競合では、物理媒体がプロトコルを指定する人の制御から完全に外れているため、スループットも消費する対策が必要です。無線デバイス、BPL、モデムは、エラー訂正コードやその他の物理層のオーバーヘッドにより、より高いライン レートまたは総ビット レートを生成する場合があります。スループットが理論上の最大値の半分よりはるかに低くなることは非常に一般的ですが、最近のテクノロジ (特に BPL) では、これを回避するためにプリエンプティブ スペクトル分析を採用しているため、以前のモデムよりも実際にギガビット レートに到達する可能性がはるかに高くなっています。
スループットを低下させるもう 1 つの要因は、契約、リスク管理、集約飽和、またはマーケティング上の理由からインターネット サービス プロバイダーが下す意図的なポリシー決定です。例としては、レート制限、帯域幅スロットリング、およびグループへのIP アドレスの割り当てがあります。これらのプラクティスにより、すべてのユーザーが利用できるスループットが最小限に抑えられますが、1 つのバックボーン上でサポートできるユーザー数は最大化されます。
さらに、最速の速度を実装するためのチップが入手できないこともよくあります。たとえば、 AMD は、2009 年末現在、出荷したどの CPU でも32 ビットHyperTransportインターフェイスをサポートしていません。さらに、米国のWiMAXサービス プロバイダーは、2009 年末現在、通常、最大 4 Mbit/s までしかサポートしていません。
理論上の最大値に基づいてサービス プロバイダーやインターフェイスを選択するのは賢明ではありません。特に商業的なニーズの場合はなおさらです。大規模なデータ センターがその好例です。大規模なデータ センターでは、インターフェイスをサポートするためのポートあたりの価格、ワット数と熱の考慮、ソリューションの総コストを重視する必要があります。SCSI や Ethernet などの一部のプロトコルは、最初に導入されたときよりも桁違いに高速に動作するため、インターフェイスのスケーラビリティは、下位互換性のないテクノロジへのコストのかかる移行を防ぐ重要な要因の 1 つです。このことを強調しているのは、これらの移行が、特にベンダーが独自のシステムのサポートを放棄したときに、意図せずまたは予期せず発生することが多いという事実です。
コンベンション
慣例により、バスとネットワークのデータ レートは、ビット/秒 (bit/s) またはバイト/秒 (B/s) で表されます。一般に、パラレルインターフェイスは B/s、シリアルインターフェイスは bit/s で表されます。より一般的に使用されているものを以下に太字で示します。
モデムなどのデバイスでは、追加のスタート ビットとストップ ビットが個別に埋め込まれるため、バイトの長さが 8 ビットを超える場合があります。以下の図はこれを反映しています。チャネルがライン コードを使用する場合 (イーサネット、シリアル ATA、PCI Expressなど)、記載されているレートはデコードされた信号のレートです。
以下の数字はシンプレックスデータ レートであり、ベンダーが販促資料で使用するデュプレックス レートと矛盾する場合があります。 2 つの値が記載されている場合、最初の値はダウンストリームレート、2 番目の値はアップストリーム レートです。
データ通信では、 10 進プレフィックスの使用が標準です。
帯域幅
以下の図は、ネットワークまたはバスの種類別にグループ化され、各グループ内で最低帯域幅から最高帯域幅の順に並べられています。灰色の網掛けは、既知の実装がないことを示しています。
前述のとおり、引用されている帯域幅はすべて各方向のものです。したがって、デュプレックスインターフェイス (双方向の同時送信が可能) の場合、記載されている値はアップストリームとダウンストリームの合計ではなく、シンプレックス(一方向) の速度です。
電波時計
電波時計の時刻信号局
テレタイプライター(TTY) または聴覚障害者用通信機器（TDD）
モデム（ナローバンドおよびブロードバンド）
ブロードバンド（数百kHzからGHzまで）
携帯電話インターフェース
インフラストラクチャ モードの802.11ネットワークは半二重です。すべてのステーションがメディアを共有します。インフラストラクチャ モードまたはアクセス ポイント モードでは、すべてのトラフィックがアクセス ポイント(AP) を通過する必要があります。したがって、同じアクセス ポイント上で相互に通信している 2 つのステーションは、すべてのフレームを 2 回送信する必要があります。送信側からアクセス ポイントへ、次にアクセス ポイントから受信側へ送信します。これにより、有効な帯域幅がほぼ半分になります。
アドホック モードの 802.11 ネットワークは半二重ですが、デバイスはアクセス ポイントを経由せずに直接通信します。このモードでは、アクセス ポイントのみを認識できる必要はなく、すべてのデバイスが互いを認識できる必要があります。
コンピュータバス
主要バス
x LPCプロトコルには高いオーバーヘッドが含まれます。総データレートは1秒あたり3330万4ビット転送（または16.67 MB/秒）、最速転送、ファームウェア読み取りの結果は15.63 MB/s。次に速いバスサイクルである32ビットISAスタイルのDMA書き込みでは、6.67 MB/s。その他の転送速度は2 MB/秒。[42]
y 128b/130bエンコーディング を使用します。つまり、各転送の約 1.54% は、インターフェイスの両端のハードウェア コンポーネント間でデータを伝送するのではなく、エラー検出に使用されます。たとえば、シングル リンク PCIe 3.0 インターフェイスの転送速度は 8 Gbit/s ですが、使用可能な帯域幅は約 7.88 Gbit/s しかありません。
z 8b/10b エンコーディング を使用します。つまり、インターフェイスの両端のハードウェア コンポーネント間でデータを伝送するのではなく、各転送の 20% がインターフェイスによって使用されます。たとえば、シングル リンク PCIe 1.0 の転送速度は 2.5 Gbit/s ですが、使用可能な帯域幅は 2 Gbit/s (250 MB/s) のみです。
w PAM-4エンコーディングと 256 バイトのFLITブロックを 使用します。そのうち 14 バイトはFECとCRCです。つまり、総データ レートの 5.47% がデータの伝送ではなくエラー検出と訂正に使用されます。たとえば、シングル リンク PCIe 6.0 インターフェイスの総転送レートは 64 Gbit/s ですが、使用可能な帯域幅は 60.5 Gbit/s にすぎません。
ポータブル
ストレージ
a 8b/10b エンコーディング を使用b 64b/66b エンコーディング を使用c 128b/150b エンコーディングを使用
周辺
下の表は、PCメモリモジュールタイプの値を示しています。これらのモジュールは通常、1つの回路基板上に複数のチップを組み合わせています。SIMMモジュールは、8ビットまたは32ビット幅のインターフェースを介してコンピューターに接続します。RDRAMで使用されるRIMMモジュールは、16ビットまたは32ビット幅です。[49] DIMMモジュールは、64ビット幅のインターフェースを介してコンピューターに接続します。他のコンピューターアーキテクチャでは、異なるバス幅の異なるモジュールを使用します。
シングルチャネル構成では、一度に 1 つのモジュールだけが CPU に情報を転送できます。マルチチャネル構成では、複数のモジュールが同時に並列に CPU に情報を転送できます。FPM 、EDO、SDR、および RDRAM メモリは、通常、デュアルチャネル構成ではインストールされません。DDR およびDDR2メモリは、通常、シングルチャネルまたはデュアルチャネル構成でインストールされます。DDR3メモリは、シングル、デュアル、トライ、およびクアッドチャネル構成でインストールされます。マルチチャネル構成のビット レートは、モジュール ビット レート (以下に示す) とチャネル数の積です。
a DRAMメモリセルが動作する クロックレート。メモリレイテンシは主にこのレートによって決まります。DDR4が導入されるまで、内部クロックレートの進歩は比較的緩やかだったことに注意してください。DDR / DDR2 / DDR3メモリは、2n/4n/8n (それぞれ) のプリフェッチバッファを使用してより高いスループットを提供しますが、内部メモリの速度は前世代と同様のままです。
b 製造元やサプライヤーが宣伝しているメモリ速度またはクロック レートは、通常このレート (1 GT/s = 1 GHz) を指します。最新のメモリ タイプでは、クロックごとに 2 回の転送を行うDDR バスが使用されていることに注意してください。
グラフィック処理ユニットのRAM
RAM メモリ モジュールはグラフィックス プロセッシング ユニットでも利用されますが、それらのメモリ モジュールは、特に電力要件が低い点で標準的なコンピュータ メモリとは多少異なり、GPU 向けに特化されています。たとえば、GDDR3 は基本的にDDR2に基づいています。すべてのグラフィックス メモリ チップは、GPU に直接接続されます (ポイントツーポイント)。GPU メモリ バスの合計幅は、メモリ チップの数とチップあたりのレーン数によって異なります。たとえば、GDDR5 はデバイス(チップ) あたり 16 または 32 レーンを指定しますが、GDDR5X はチップあたり 64 レーンを指定します。長年にわたり、バス幅は 64 ビットから 512 ビット以上に増加しました。たとえば、HBM は1024 ビット幅です。[50] この変動性のため、グラフィックス メモリの速度はピンごとに比較されることがあります。上記の 64 ビット モジュールの値を直接比較するため、ここではビデオ RAM を 64 レーン ロットで比較します。これは、32 ビット幅のデバイスの場合は 2 つのチップに相当します。 2012 年、ハイエンド GPU は、それぞれ 32 レーンのチップを 8 個または 12 個使用し、合計メモリ バス幅は 256 ビットまたは 384 ビットでした。ピンあたりの転送速度が 5 GT/秒以上であることと組み合わせると、このようなカードは 240 GB/秒以上に達する可能性があります。
特定のチップ技術で使用されるRAM周波数は大きく異なります。以下に単一の値が示されている場合、それらはハイエンドカードの例です。[51]多くのカードには1組以上のチップが搭載されているため、総帯域幅はそれに応じて高くなります。たとえば、ハイエンドカードには、それぞれ32ビット幅のチップが8個搭載されていることが多く、そのようなカードの総帯域幅は以下に示す値の4倍になります。
デジタルオーディオ
デジタルビデオ相互接続
指定されるデータ レートは、ビデオ ソース (ビデオ カードなど) から受信デバイス (モニターなど) までのデータ レートのみです。帯域外および逆方向の信号チャネルは含まれません。
a 8b/10b エンコーディング を使用(20% のコーディング オーバーヘッド) b 16b/18b エンコーディングを使用 (11% のオーバーヘッド) c 128b/132b エンコーディングを使用 (3% のオーバーヘッド)
参照
- インターネット アクセス技術のビット レートの一覧
- マルチメディアのビットレート
- 携帯電話規格の比較
- 無線データ規格の比較
- OFDMシステム比較表
- 光キャリア伝送速度
- 桁数（ビットレート）
- スニーカーネット
- スペクトル効率比較表
注記
- ^ モールス信号は、26 個のアルファベット、10 個の数字、および 1 個のインターワードギャップの平文記号を送信できます。37 個の異なる記号を送信するには、5.21 ビットの情報が必要です (2 5.21 = 37)。熟練したオペレーターがベンチマーク「PARIS」とインターワードギャップ (31.26 ビットに相当) を 40 wpm でエンコードすると、20.84 ビット/秒に相当します。
- ^ WPM (1分間あたりの単語数) は、「PARIS」という単語が 1 分間に転送される回数です。厳密に言うと、このコードは 5 進数で、要素間、文字間、単語間のギャップを考慮し、1 単語あたり 50 の 2 進要素 (ビット) になります。単語間のギャップを含めて文字数を数えると、1 単語あたり 6 文字、つまり 1 分あたり 240 文字、最終的には 1 秒あたり 4 文字になります。
- ^ abcdefghij すべてのモデムは、1 つのスタート ビット、8 つのデータ ビット、パリティなし、および 1 つのストップ ビット (110 ボー モデムの場合は 2 つのストップ ビット) でシリアル操作されると誤って想定されています。そのため、現在モデムは、8 ビット バイトあたり 10 ビット (110 ボー モデムの場合は 11 ビット) の転送で誤って計算されています。シリアル ポートはモデムの接続にほぼ常に使用され、データ レートは同等ですが、プロトコル、変調、およびエラー訂正は完全に異なります。
- ^ abc 56K モデム: V.90 および V.92 では、プロトコル シグナリングのオーバーヘッドはわずか 5% です。最大容量は、接続の上流側 (サービス プロバイダー側) がデジタル (つまり DS0 チャネル) である場合にのみ実現できます。
- ^ ISDN インストールの有効な総帯域幅は、複数のチャネルを使用するため、通常、単一チャネルで示されるレートよりも高くなります。基本速度インターフェイス(BRI) は、2 つの「B」チャネルと 1 つの「D」チャネルを提供します。各 B チャネルは 64 kbit/s の帯域幅を提供し、「D」チャネルはシグナリング (コール セットアップ) 情報を伝送します。B チャネルは結合して 128 kbit/s のデータ レートを提供できます。プライマリ レート インターフェイス (PRI) は、地域が E1 (ヨーロッパ、世界) ベアラを使用するか、T1 (北米) ベアラを使用するかによって異なります。E1 地域では、PRI は 30 の B チャネルと 1 つの D チャネルを伝送します。T1 地域では、PRI は 23 の B チャネルと 1 つの D チャネルを伝送します。D チャネルの帯域幅は、2 つのインターフェイスで異なります。
- ^ ほとんどのオペレータは最大9600ビット/秒までしかサポートしていません
- ^ SDSL はさまざまな速度で利用できます。
- ^ ADSL 接続のスループットは、構成に応じて 64 kbit/s から数 Mbit/s までさまざまです。ほとんどの場合、2 Mbit/s 未満です。一部の ADSL および SDSL 接続は T1 よりも高いデジタル帯域幅を備えていますが、その速度は保証されておらず、システムが過負荷になると低下します。一方、T1 タイプの接続は通常は保証されており、競合率はありません。
- すべてのダウンストリーム トラフィックが衛星によって処理され、アップストリーム トラフィックが 56K モデムや ISDN などの地上接続によって処理されるネットワークが存在します。
- ^ FireWireはネイティブでTCP/IPをサポートしており、2つのノードを接続する際にイーサネットの代替としてよく使用されます。[21]
- ^ FWとGiganetのデータレートを比較すると、FWのオーバーヘッドが低いため、スループットはGiganetとほぼ同じであることがわかります。[22]
- ^ abcd PCI Express 1.0/2.0 レーンでは8b/10b エンコーディング方式が使用されることに注意してください。
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- ^ SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3 はシグナリング プロトコルであり、特定の速度を明示的に参照するものではありません。SCSI-1 と SCSI-2 を使用する Narrow SCSI が存在します。より高速な速度では SCSI-2 以降を使用します。
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- ^ abcdef ファイバー チャネル 1GFC、2GFC、4GFC は8b/10b エンコード方式を使用します。64B /66B エンコード方式を使用するファイバー チャネル 10GFC は、1GFC、2GFC、4GFC と互換性がなく、スイッチの相互接続にのみ使用されます。
- ^ ab 最小オーバーヘッドは、8192バイトのユーザーデータあたり38バイトのL1/L2、14バイトのAoEです。
- ^ abc 最小オーバーヘッドは、8960 バイトのユーザーデータあたり 38 バイトの L1/L2、20 バイトの IP、20 バイトの TCP です。
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外部リンク
- 相互接続速度の比較
- LTEカテゴリー1
- LTEカテゴリー2
- Need for Speed: 理論上の帯域幅の比較 – デジタル帯域幅を示すグラフ。Digital Silence、2004 年 (アーカイブ)。